CN1494722A - 具有高本征感应的各向同性稀土材料 - Google Patents

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Abstract

提供了一种具有至少为其剩磁三分之二的本征磁感应的各向同性磁性合金粉末，及一种制造该粉末的方法。该粉末是从一种合金制成的，该合金的组成按重量比例基本上包括用铁进行均衡的大约15－35％的一种或多种稀土金属、大约0.5－4.5％的硼及大约0－20％的钴。该合金粉末是由一种方法制成的，其中一定数量的合金在惰性环境下被熔化和纺成带状物，优选地喷嘴和轮之间的距离要小于1.5英寸，随后是将带状物碾压成粉末并使粉末退火。

Description

具有高本征感应的各向同性稀土材料
这是在1997年12月30日提交的序列号为09/000,789的申请的部分继续申请，其内容是作为参考结合进来的。
发明领域
本发明总体上涉及一种各向同性稀土-硼-铁磁性材料，更具体而言，涉及一种具有高本征感应的各向同性稀土-硼-铁磁性材料及制造该材料的方法。
发明背景
希望有一种具有高本征感应的各向同性磁性材料。较高的本征感应意味着较高的磁通，这使得可以从这种材料制成更薄更轻的磁铁。在许多应用中，使用更薄更轻的磁铁是优选的。
但是，目前可用的各向同性稀土-硼-铁磁性材料的本征感应相对较低。例如，Magnequench国际公司制造的商用各向同性稀土-硼-铁磁性粉末MQP-B具有9kOe的本征矫顽力。在该本征矫顽力值的三分之二(即，大约6kOe)，该粉末的本征磁感应值为大约4.5kG。这种粉末的额定剩磁值为大约8.2kG。因此，这种粉末4.5kG的本征磁感应值只有其剩磁值的大约55％。希望磁性材料的本征磁感应值能够占其剩磁值更高的百分比。
因此，本发明的一个目的是提供一种具有高本征感应值的各向同性稀土-硼-铁磁性材料；及
本发明的另一个目的是提供一种制造这种材料的方法。
发明概述
本发明提供了一种各向同性稀土-硼-铁磁性材料，在其本征矫顽力的三分之二进行测量且不考虑退磁校正因素时，具有至少为其剩磁三分之二的本征磁感应。优选地，本发明的磁性材料是从一种合金制成的，该合金的组成按重量比例包括大约15-35％的一种或多种稀土金属、大约0.5-4.5％的硼及大约0-20％的钴，用铁进行平衡。
在一种优选实施方案中，本发明的磁性材料是通过首先在惰性环境下利用熔体纺丝方法从合金形成带状物来制成的。优选地，在该过程中，为了获得期望的磁性属性，喷嘴和轮之间的距离必须保持小于1.5英寸。然后，将利用这种熔体纺丝方法获得的带状物碾压成粉末并在高于400℃，优选地至少为600℃，的温度下退火。
附图简述
通过以下详细描述并联系附图，本发明的这些和其它目的、特点和优点将变得更加明显，其中：
图1分别说明了传统各向同性稀土-硼-铁磁性材料和本发明各向同性稀土-硼-铁磁性材料的退磁曲线，其中本发明的磁性材料显示出较高的本征磁感应；及
图2是如下面实例1所述的本发明磁性材料的测量退磁曲线。
发明详述
本发明提供了一种各向同性稀土-硼-铁磁性材料，当在其本征矫顽力的三分之二进行测量时，具有至少为其剩磁三分之二的本征感应，还提供了制造这种材料的方法。优选地，当在其本征矫顽力的三分之二进行测量时，本征感应值是其剩磁的至少70％，优选地是至少75％。
根据本发明，各向同性磁性材料是从一种合金制成的，该合金的组成按重量比例包括大约15-35％的一种或多种稀土金属、大约0.5-4.5％的硼及大约0-20％的钴，用铁进行均衡。本发明的各向同性磁性材料是利用一种熔体纺丝方法制成的。根据本发明，在熔体纺丝过程中，喷嘴和轮之间的距离优选地要保持小于1.5英寸以便形成带状物。然后，这种带状物被碾压成粉末并在高于400℃的温度下退火。优选地，退火的温度是至少600℃。当在其本征矫顽力的三分之二进行测量且不考虑退磁校正因素时，根据本发明获得的各向同性磁性材料显示出至少为其剩磁三分之二的本征感应。
应当认识到，本发明的各向同性稀土-硼-铁磁性材料可以是许多不同的形式，包括但不限于带状物、粉末或磁铁。
图1分别直观地示出了传统各向同性稀土-硼-铁磁性材料的退磁曲线(曲线1)和本发明具有较高本征感应的各向同性稀土-硼-铁磁性材料的退磁曲线(曲线2)。如曲线1所示的退磁曲线，可以直观地看到传统各向同性磁性材料具有大约9kOe的本征矫顽力和大约8.25kG的剩磁，Br。这样，当在其本征矫顽力的三分之二进行测量时，这种传统磁性材料有大约5.25kG的本征感应，Bd1，这小于其剩磁的三分之二(大约为5.5kG)。与之相比，如曲线2所示的退磁曲线，本发明的各向同性磁性粉末具有相同的本征矫顽力(大约9kOe)和剩磁(大约8.25kG)。但是，本发明的粉末显示出了较高的本征感应--当在其本征矫顽力的三分之二进行测量时，其本征感应，Bd2，为大约6.25kG，大于其剩磁的三分之二(大约为5.5kG)。
在用于构成本发明各向同性磁性材料的合金中，还可以存在少量的其它元素，不管是单独还是总体最多都不能超过重量的2％。这些元素包括但不限于钨、铬、镍、铝、铜、镁、锰、镓、铌、钒、钼、钛、钽、锆、碳、锡和钙。就象氧和氮一样，一般也可以有少量的硅。由于不可避免的杂质或者由于某种制造方法所必需，以上提到的元素完全可能出现在磁性材料中。但是，这些元素，尤其是那些很昂贵的元素，不是专门加入到其组成中的，而且保持在一个低水平。例如，组成中铌的总量优选地是小于其重量的0.1％，更加优选地是小于其重量的0.01％。镓的总量优选地是小于其重量的0.01％，更加优选地是小于其重量的0.005％。
通过以下实例对本发明进行进一步的描述，该实例是用来说明本发明的，不应当以任何方式认为是对其限制。
实例
实例1：
一种额定组成的合金，按重量比例具有由28.2％的稀土、0.92％的硼、5.0％的钴，用铁进行均衡，以32米/秒的速度在氩氛中被熔体纺丝。然后，利用这种熔体纺丝方法产生的带状物被碾压成小于40粒度的粉末。然后在氩氛中以600℃的温度退火4分钟。所测量到的粉末退磁曲线在图2中示出。该粉末的磁性如下列出：
Br(剩磁)                             8.55kG
Hci(本征矫顽力)                      9.75kOe
BHmax(产生的能量)                      14.2MGOe
Bd(按2/3Hci测量到的本征感应)           6.0kG
如上所示，该粉末的本征感应值是其剩磁的大约70％，大于其剩磁值的三分之二。
在整个该说明书中，除非特别指出，磁性材料的本征感应，Bd，总是指按其本征矫顽力，Hci，的三分之二进行测量的本征感应。
在确定以上列出的磁性的过程中，没有使用退磁校正因素。如果使用退磁校正因素，则值如下：
Br         9.16kG
Hci        9.75kOe
BHmax      17.3MGOe
Bd         7.3kG
应当指出，通过考虑退磁校正因素确定的粉末本征感应大约是其剩磁的80％。
实例2：
一种在实例1中给定组成的合金，以20米/秒的速度在氦氛中被熔体纺丝。利用这种熔体纺丝方法产生的带状物被碾压成粉末并以630℃的温度退火4分钟。没有使用退磁校正因素，该粉末的磁性如下列出：
Br       8.4kG
Hci      9.44kOe
Bd       5.676kG
粉末的本征感应还是大于其剩磁的三分之二。
实例3：
一种在实例1中给定组成的合金，以36米/秒的速度在惰性环境中被熔体纺丝。在这种方法中，喷嘴和轮之间的距离保持在1英寸。利用这种熔体纺丝方法产生的带状物被碾压成粉末并以640℃的温度退火4分钟。不考虑退磁校正因素，该粉末的磁性如下：
Br        8.48kG；
Hci       9.87kOe；
BHmax     14.4MGOe；及
Bd        6.4kG
在这种情况下，本征感应大于其剩磁的75％。
如从以上实例中可以看到的，本发明各向同性磁性粉末的本征感应值大于其剩磁值的三分之二。优选地，大于其剩磁值的70％，更优选地，大于其剩磁值的75％。比较而言，传统的各向同性稀土-硼-铁粉末具有小于其剩磁三分之二的本征感应值。
根据本发明，熔体纺丝方法可以在任何惰性环境，如真空、氩、氦等，下执行。优选地，在该熔体纺丝方法中，喷嘴到轮的距离小于1.5英寸，因为如果该距离大于1.5英寸，则所获得粉末的磁性会降低。
本发明不是要限定在上述具体实施方案的范围内，这些实施方案只是作为本发明个别方面的单独说明。除了在此示出和描述的实施方案，对本领域技术人员来说，通过前面的描述和附图可以对本发明进行各种变化是很显然的。这些变化都在附加权利要求的范围之内。

Claims (13)

1、一种各向同性磁性材料，按重量比例基本上包括大约15-35％的一种或多种稀土金属、大约0.5-4.5％的硼及大约0-20％的钴，用铁进行均衡，所述磁性材料包括重量小于0.1％的铌和小于0.01％的镓，而且当在其矫顽力的三分之二进行测量且不考虑退磁校正因素时，有至少为其剩磁三分之二的本征磁感应。
2、权利要求1的磁性材料，其中本征磁感应至少是其剩磁的70％。
3、权利要求1的磁性材料，其中本征磁感应至少是其剩磁的75％。
4、权利要求1的磁性材料，是由一种包括熔体纺丝步骤的方法制成的。
5、权利要求4的磁性材料，其中所述熔体纺丝步骤使用喷嘴和轮，所述喷嘴和轮之间的距离小于1.5英寸。
6、权利要求4的磁性材料，其中所述方法还包括在所述熔体纺丝步骤之后将从所述熔体纺丝步骤获得的带状物碾压成粉末的步骤。
7、权利要求6的磁性材料，其中所述方法还包括在所述将带状物碾压成粉末的步骤之后使所述粉末退火的步骤。
8、权利要求7的磁性材料，其中所述退火是在高于600℃的温度下执行的。
9、从一种合金制成的各向同性磁性材料，该合金的组成按重量比例基本上包括大约15-35％的一种或多种稀土金属、大约0.5-4.5％的硼及大约0-20％的钴，用铁进行均衡，所述磁性材料包括重量小于0.1％的铌和小于0.01％的镓，而且当按其本征矫顽力的三分之二进行测量且不考虑退磁校正因素时，有至少为其剩磁三分之二的本征磁感应，所述材料由一种熔体纺丝方法制成。
10、权利要求9的各向同性磁性材料，其中所述熔体纺丝方法使用喷嘴和轮，所述喷嘴和轮之间的距离小于1.5英寸。
11、从一种合金制成的各向同性磁性材料，该合金的组成按重量比例基本上包括用铁进行均衡的大约15-35％的一种或多种稀土金属、大约0.5-4.5％的硼及大约0-20％的钴，所述磁性材料包括重量小于0.1％的铌和小于0.01％的镓，而且当在其本征矫顽力的三分之二进行测量且不考虑退磁校正因素时，有至少为其剩磁三分之二的本征磁感应，所述磁性材料由一种熔体纺丝方法制成，其中所述合金被熔化并纺成带状物，其中喷嘴和轮之间的距离小于1.5英寸，随后是将所述带状物碾压成粉末并使所述粉末退火的过程。
12、权利要求11的各向同性磁性材料，其中所述带状物被碾压成小于40粒度的粉末。
13、权利要求11的各向同性磁性材料，其中所述退火是在至少600℃的温度下执行的。
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